4X50MW火力发电厂电气部分初步设计
6 电气设备的选择
电气设备是流过设备的最长期负荷电流和额定电压的选择,按短路条件进行热稳定和动稳定校验.设备的额定电压必须低于设备安装地点的电网额定电压;额定电流必须不低于设备安装地点的额定电流和流过设备的最长期负荷电流.
6．1 电气设备选择的一般要求 6．1．1 一般原则
(1) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展.
(2) 应按当地环境校验.
(3) 应力求技术先进和经济合理.
(4) 与整个工程的建设标准应协调一致.
(5) 同类设备应尽量选一个品种.
(6) 选用的新产品均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格. 6．1．2 技术条件
选择的高压电气设备，应能在长期工作的条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。
1．长期工作条件
（1）电压
选用的电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压
Ug，即 Umax ≥Ug
26
沈阳工业大学
（2）电流
选用的电气设备额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig， 即 Ie ≥ Ig
由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化也比较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。
高压电气设备没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续电流的要求。
（3）机械荷载
所选电气设备端子的允许荷载，应大于电气设备引线在正常运行和短路时的最大作用力。
（4）校验的一般原则
● 电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验
● 用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定
● 在工作电压和过电压的作用下，电气设备内、外绝缘应保证必要的可靠性
6．2 电气设备的选择
电力系统的各种电气设备，由于用途和工作条件各异，它们具体选择方法也就不尽相同，但基本要求是相同的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常条件进行选择，按短路条件校验其动、热稳定性。
1．按正常工作条件选择
额定电压： Ue≥Uew
额定电流： Ie≥Igmax
2. 按短路条件校验
(1) 短路热稳定校验:
27
4X50MW火力发电厂电气部分初步设计
短路电流热稳定校验是要求所选的导体和电器当短路电流通过时,所能达到的最
2高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度,即:Qu≤Qr; I?tdz≤I2rtr.
(2) 短路动稳定校验:
动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力.满足动稳定的条件为: Ish≤Ies.
(3) 短路计算的计算条件:
为使所选择导体具有足够的可靠性,经济性和合理性,并在一定时期内适应系统发展的需要,对导体和电器进行校验的短路电流应满足下列条件:
① 计算时按本工程设计规划的容量计算,并考虑电力系统远景发展规划.所用接线方式,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,而不应仅按切换过程中可能并列运行的接线方式;
② 机组容量较大,短路的种类可按三相短路考虑;
③ 短路计算点应选择在正常接线方式下,通过导体和电器的短路电流为最大的地点.
6．2．1 母线的选择
母线材料的选择
屋外配电装置中的母线,应根据下列条件选择和校验: 6．2．1．1 母线材料、截面形状和布置方式的选择
(1) 因为铝的成本低,而普遍使用铝导线.
(2) 常用的母线截面形状有矩形、槽形和管形.其中矩形截面优点是散热面积
大,便于固定和连接,但电流集肤效应强烈,常用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MW及以下的降压变压器10.5KV侧的引出线及配电装置;槽形截面母线具有机械强度好、截流量大, 集肤效应小的特点.当回路正常工作电流在4~8KA时,一般选用槽形母线;管形截面机械强度高、集肤效应小的特点,且电晕放电电压高,管内可通风或通水冷却,从而使截
流量大增,所以管形母线可用于8KA以上的大电流母线和110KV及以上的配电装置母线.
(3) 母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关.其布置方式可分为支
持式和悬挂式.支持式使用是和母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢架或墙板等建筑物上.采用水平布置式.
6．2．1．2 母线截面尺寸的选择
（1）其允许电流Ie应等于或大于流过导体的最大持续工作电流，即：
28
沈阳工业大学
Ie≥Kigmax （K——修正系数）
（2）导体经济截面S为： S=Igmax/J
Igmax——正常时最大持续工作电流（A） J——经济电流密度（A/m） （3）电晕电压校验：
电晕临界电压U1j应大于最高工作电压Ugmax，即： U1j> Ugmax
63KV侧母线选择：
根据最大长期工作电流选择：Igmax=135.03A 初选LGJ—400型母线。 热稳定校验：
查当实际环境温度为35℃时的温度修正系数：
K????al????al??0=
?70?35?70?25=0.88
Ial(35?C)=0.88×1300=1144＞930.257A
2?I?（135.03/1144）2=61.9℃ ?F?????e????gmaxI?=35+（70-35）
al?35???查表得C值为：92.45
6131.906?1.4?10=Smin??KKSC92.45=125.915﹤1000mm2
故所选母线合格。
10KV侧母线选择：
根据最大长期工作电流选择：Igmax?1443A
初选80?10mm2的矩形铝母线，母线平放，正常最高发热温度为70?C时的额定电流为Ie?2806A, Ks=1.6 热稳定校验：
查当实际环境温度为35?C时的温度修正系数：
K??(?al??)/(?al??0)?(70?35)/(70?25)?0.88
?F???(?e??)(Igmax/Ial(35?C))2 =35+（70-35）?（1443/0.88?2806）2=47?C
查表得C值为96．24
Smin??kKS/C?3386.873?1.6?106/96.24?764.899mm2?800mm2
动稳定校验：
29
4X50MW火力发电厂电气部分初步设计
铝导体弹性模量E=7?1010Pa相间距离a?0.75m绝缘子跨距为1.2m 导体自振频率由以下求取:
m?bh?W?0.08?0.01?2700?2.16(kg/m) I?bh3/12?0.01?0.083/12?0.426?10?6(m4)
按汇流母线为两端简支多跨梁查表得Nf?3.56则
f1?Nf/EI/m/I2?3.56?7?1010?0.426?10?6/2.16/1.22?289.454(HZ)?155(HZ)故??1
发电机出口短路时，冲击系数K=1.9 则
ish?2KimI''?2.69?69.99?188.273KA 母线相间：
2fph?1.73?10?7?ish/a?1.73?10?7?1882732/0.75?8176.377(N/m)
导体截面系数：W?0.35bh2?0.5?0.01?0.082?3.2?10?5(m3)
?ph?M/w?fphl2/10w?8176.377?1.22/(3.2?10?5?10)?36.794?106(Pa)
同相条件作用应力计算：
b/h?10/80?0.125; (2b?b)/(b?h)?(2?10?10)/(80?10)?0.111;
(4b?b)/(b?h)?(4?10?10)/(80?10)?0.333;
K12?0.5 K13?0.68
2fb?8?(K12?K13)?10?9?ish/b?8?(0.5?0.68)?10?9?1882732/0.01?33461.706Pa临界跨距：Icr??bh/fb?1197?0.01?0.08/33461.706?0.47m 其中每相三条铝导体??1197
?bal??al??ph?(70?36.794)?106?33.206?106Pa
条间衬垫最大跨距：
lbmax?b2h?bal/fb?0.01?2?0.08?33.206?106/33461.706?0.126m?0.471m 每跨绝缘子中设9个衬垫：
lb?1.2/10?0.12m 故所选母线符合要求。 6．2．2 高压断路器的选择
高压断路器应按下列项目选择和校验： 6．2．2．1 形式和种类 6．2．2．2 高额电压
30